一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具制造技术

本发明专利技术属于微纳制造技术领域，提供了一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具。该专用夹具为左右对称结构，包括左夹具、左电极、第一钨丝盖板、第一钨丝、第二钨丝、铝环、第二钨丝盖板、右电极和右夹具。使用蒸发源铝环的用量是改造前用量约2.5倍，蒸发源铝环用量增加后，单次蒸镀的极限厚度由几百纳米尺度级别增加至微米尺度级别，通过增加蒸发源铝环的用量可显著改善镀膜的极限厚度。使用改造后夹具及钨丝蒸镀铝膜时，当样品与蒸发源之间距离加长，两者之间夹角为71.4°，此时单次可蒸镀铝膜极限厚度为微米尺度级别，本夹具达到蒸镀铝厚膜的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具
本专利技术涉及一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具，用于金属铝厚膜的真空蒸镀沉积，属于微纳制造

技术介绍
真空蒸镀铝膜是基于物理气相沉积原理的薄膜制作方法，指在真空腔室中，把所要蒸发的金属加热到较高的温度，使其原子获得足够高的能量，脱离金属材料表面的束缚，蒸发转移到衬底表面并形成薄膜的过程。真空蒸镀具有设备简单、操作容易、成膜速率快等优点。其中电阻加热蒸发是利用夹具将加热源钨丝固定在两电极间，并将高纯铝环作为蒸发源悬挂在钨丝表面，对钨丝施加电流产生焦耳热，使悬挂在其上的铝环蒸发，在样品表面凝结后形成铝薄膜。电阻加热方法操作简单、蒸发速率较快，但对加热源要求较高，如加热源需具有较高熔点、较低的饱和蒸汽压、高化学稳定性等。原有夹具存在的问题是蒸镀铝膜较薄，真空蒸镀铝膜一次所作的薄膜厚度通常是几百纳米尺度级别问题。而随着MEMS技术的推广应用，在半导体器件场合，需要大量厚度在微米尺度级别的薄膜。如金属引线键和，由于金属铝膜具有良好的电学性能，一般作为电极使用，在引线键键合时，为避免键和过程中探针破坏电极结构，要求铝膜厚度较厚,如果多次蒸镀，会带来薄膜结合力差等问题，所以迫切需要改进蒸镀设备，使其具备蒸发厚膜的能力。
技术实现思路
本专利技术提供一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具。是解决普通蒸镀设备蒸镀铝膜的极限厚度比较低，只有几百纳米尺度级别的问题，本专利技术提出针对固定蒸镀铝膜用钨丝夹具的设计，用来加长钨丝，在不改变腔室大小情况下，增加蒸发源铝环悬挂量，从而提高单次蒸镀厚度，实现微米尺度级别薄膜的制作，达到真空蒸镀铝厚膜的目的。本夹具用于在钨丝上悬挂蒸发源铝环，固定钨丝的专用夹具，在进行电阻加热蒸镀铝时，用夹具将加热源钨丝固定在两电极上，并将蒸发源高纯铝环悬挂在钨丝表面，对加热源施加电流产生焦耳热，使悬挂在加热源钨丝上的铝环蒸发，在样品表面凝结后形成薄膜。本专利技术的技术方案：一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具，该专用夹具为左右对称结构，包括左夹具1、左电极3、第一钨丝盖板6、第一钨丝7、第二钨丝8、铝丝9、第二钨丝盖板10、右电极12和右夹具14；所述的左夹具1和右夹具14分别与第一螺栓2和第六螺栓15配合，对应夹持左电极3和右电极12；左夹具1和右夹具14结构相同，分为固定电极端和固定钨丝端；所述的第一钨丝7和第二钨丝8水平固定在左夹具1和右夹具14之间，分别通过第一钨丝盖板6、第二钨丝盖板10、左夹具1和右夹具14的固定钨丝端及螺栓配合进行固定；第一钨丝7和第二钨丝8的每个螺旋上面悬挂一组蒸镀用的铝环9。受腔室大小的影响，原相邻电极的间距为较小，这就限制两夹具间的距离，同时也限制钨丝长度，且受夹具宽度影响，每组夹具之间最多可放置两根钨丝。将钨丝上挂满蒸发源铝环，每组电极每次可蒸镀铝膜的极限厚度是几百纳米尺度级别，四组电极共可蒸镀极限厚度也是几百纳米尺度级别。每组蒸发源均与样品倾斜角度较大，对样品进行旋转蒸镀时，图形会出现变形，而在非旋转蒸镀时，膜的均匀性较差。为实现高均匀的面蒸镀，本文采用螺旋状钨丝进行铝膜的蒸镀。我们将电极夹具间距加大，使用钨丝长度加长。这样，理论上使用任意一对电极即可实现厚膜的蒸镀。为适应改造后的新夹具，将蒸发源钨丝的结构进行优化。原钨丝是由3根Φ1mm的钨丝缠绕成6个孔径8mm的螺旋组成，将钨丝上挂满蒸发源铝环，保证蒸镀时使用电流在100A以内，经改造后，使用的钨丝仍由3根Φ1mm的钨丝缠绕而成，钨丝加长，由14个孔径10mm的螺旋缠绕而成。此时，将钨丝上挂满铝环，需要消耗铝环数量增多，单次蒸镀铝薄膜的极限厚度达到微米尺度级别，通过增加蒸发源铝环的用量可显著改善蒸镀铝膜的极限厚度。本专利技术的有益效果：实验结果表明：经改造后，使用蒸发源铝环的质量是改造前用量约2.5倍，蒸发源铝环用量增加后，单次蒸镀的极限厚度由几百纳米尺度级别增加至微米尺度级别，通过增加蒸发源铝环的用量，可显著改善镀膜的极限厚度。使用改造后夹具及钨丝蒸镀铝膜时，当样品与蒸发源之间距离加长，两者之间夹角为71.4°，此时单次可蒸镀铝膜极限厚度为微米尺度级别，本夹具达到蒸镀铝厚膜的目的。附图说明图1为本专利技术的夹具的整体结构示意图。图2为本专利技术的左夹具。图3为本专利技术的右夹具。图4为本专利技术的固定钨丝盖板。图5为本专利技术的夹具电极。图6为本专利技术的夹具钨丝。图中：1左夹具；2第一螺栓；3左电极；4第一钨丝盖板；4第二螺栓；5第三螺栓；6第一钨丝盖板；7第一钨丝；8第二钨丝；9铝环；10第二钨丝盖板；11第四螺栓；12右电极；13第五螺栓；14右夹具；15第六螺栓。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具，该专用夹具为左右对称结构，包括左夹具1、左电极3、第一钨丝盖板6、第一钨丝7、第二钨丝8、铝环9、第二钨丝盖板10、右电极13和右夹具14；所述的左夹具1和右夹具14分别与第一螺栓2和第六螺栓15配合，对应夹持左电极3和右电极12；左夹具1和右夹具14结构相同，分为固定电极端和固定钨丝端；所述的第一钨丝7和第二钨丝8水平固定在左夹具1和右夹具14之间，分别通过第一钨丝盖板4、第二钨丝盖板10、左夹具1和右夹具14的固定钨丝端及螺栓配合进行固定；第一钨丝7和第二钨丝8的每个螺旋上面悬挂一组蒸镀用的铝环9。整体机构在一个真空腔室里面，用机械泵，分子泵抽真空，当腔室内达到要求的真空值，开始对左电极3和右电极13加电流，达到要求功率和电流。挂在第一钨丝7和第二钨丝8每个螺旋上面的铝环，都开始融化了，形成铝蒸汽，在样品表面凝结后形成薄膜，达到蒸镀厚铝膜的目的。以上方案提供一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具，设计一种专用夹具，达到蒸发厚铝膜的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具，其特征在于，该专用夹具为左右对称结构，包括左夹具(1)、左电极(3)、第一钨丝盖板(4)、第一钨丝(7)、第二钨丝(8)、铝环(9)、第二钨丝盖板(11)、右电极(13)和右夹具(14)；所述的左夹具(1)和右夹具(14)分别与第一螺栓(2)和第六螺栓(15)配合，对应夹持左电极(3)和右电极(13)；左夹具(1)和右夹具(14)结构相同，分为固定电极端和固定钨丝端；所述的第一钨丝(7)和第二钨丝(8)水平固定在左夹具(1)和右夹具(14)之间，分别通过第一钨丝盖板(4)、第二钨丝盖板(11)、左夹具(1)和右夹具(14)的固定钨丝端及螺栓配合进行固定；第一钨丝(7)和第二钨丝(8)的每个螺旋上面悬挂一组蒸镀用的铝环(9)。

【技术特征摘要】
1.一种应用于电阻法真空蒸镀铝厚膜设备的专用夹具，其特征在于，该专用夹具为左右对称结构，包括左夹具(1)、左电极(3)、第一钨丝盖板(4)、第一钨丝(7)、第二钨丝(8)、铝环(9)、第二钨丝盖板(11)、右电极(13)和右夹具(14)；所述的左夹具(1)和右夹具(14)分别与第一螺栓(2)和第六螺栓(15)配合，对应夹持左电极(3)和右...

【专利技术属性】
技术研发人员：单庆，孙盼，单骁，罗怡，徐征，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21